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ReentrantLock獲取鎖釋放鎖的流程示例分析

更新時(shí)間：2022年11月23日 16:40:40 作者：Alan_YYL

這篇文章主要為大家介紹了ReentrantLock獲取鎖釋放鎖的流程示例分析詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

目的

了解ReentrantLock獲取鎖、釋放鎖的流程

代碼

package com.company.aqs;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
 * ReentrantLock使用案例——使用ReentrantLock加鎖
 * @Author: Alan
 * @Date: 2022/11/20 01:38
 */
public class ReentrantLockDemo {
    private static int sum=0;
    private static Lock lock=new ReentrantLock();
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            new Thread(()->{
                // 獲取鎖
                lock.lock();
                try {
                    for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                        sum++;
                    }
                }finally {
                    // 在finally代碼塊中釋放鎖
                    lock.unlock();
                }
            }).start();
        }
        // 保證所有線(xiàn)程執(zhí)行完畢
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println(sum);
    }
}

這是一個(gè)使用ReentrantLock實(shí)現(xiàn)多線(xiàn)程求和的案例。代碼邏輯比較簡(jiǎn)單，外層循環(huán)開(kāi)啟了3個(gè)線(xiàn)程，然后每個(gè)線(xiàn)程內(nèi)多sum累加1000，最后輸出結(jié)果sum=1000。

獲取鎖流程

整個(gè)過(guò)程概括起來(lái)就做了兩件事兒

獲取鎖成功，執(zhí)行當(dāng)前線(xiàn)程內(nèi)的其他事情；
獲取鎖失敗，當(dāng)前線(xiàn)程加入同步隊(duì)列，同時(shí)阻塞當(dāng)前線(xiàn)程。

當(dāng)?shù)谝粋€(gè)線(xiàn)程（thead0）進(jìn)來(lái)的時(shí)候，通過(guò)CAS去修改state屬性為1，如果成功，通過(guò)setExclusiveOwnerThread()方法設(shè)置exclusiveOwnerThread為當(dāng)前線(xiàn)程

此時(shí)，第二個(gè)線(xiàn)程（thead1）進(jìn)來(lái)，再去通過(guò)CAS修改state屬性為1時(shí)，便會(huì)失敗，此時(shí)進(jìn)入acquire()方法。最終會(huì)走到如下方法，首先通過(guò)tryAcquire()方法再次嘗試去獲取鎖。

tryAcquire()方法內(nèi)部還是會(huì)通過(guò)CAS去獲取鎖。此時(shí)鎖資源還被第二線(xiàn)程持有，因此會(huì)返回false?，F(xiàn)在接著看acquire()方法中的if判斷。

此時(shí)，會(huì)進(jìn)行acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))判斷。這里需要執(zhí)行兩個(gè)方法addWaiter()和acquireQueued()。首先看addWaiter()方法。這個(gè)方法，我們需要關(guān)注以下四點(diǎn)。

首先會(huì)先構(gòu)造一個(gè)node節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)內(nèi)部細(xì)節(jié)，可以看其構(gòu)造方法）。
如果tail（同步隊(duì)列尾節(jié)點(diǎn)指針）不為空，其實(shí)也就是同步隊(duì)列不為空，那么就把第1步構(gòu)建的節(jié)點(diǎn)通過(guò)尾插法加入隊(duì)列中，然后返回

如果同步隊(duì)列為空了，那么執(zhí)行enq()方法，這個(gè)方法為我們做了兩件事兒。

如果同步隊(duì)列為空，那么初始化隊(duì)列
隊(duì)列初始化完成后，將node節(jié)點(diǎn)入隊(duì)。

通過(guò)addWaiter()方法和enq()方法，我們也可以看出來(lái)，AQS中的同步隊(duì)列是通過(guò)雙向鏈表來(lái)實(shí)現(xiàn)的，節(jié)點(diǎn)入隊(duì)和出隊(duì)，需要修改兩個(gè)指針才行（prev和next）。

addWaiter()方法執(zhí)行執(zhí)行完畢后，我們通過(guò)下面這張圖大致看下此時(shí)同步隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)指向情況。此處，不太理解可以再回頭看看enq()方法的執(zhí)行流程。

addWaiter()方法執(zhí)行執(zhí)行完畢后，會(huì)返回入隊(duì)后的新節(jié)點(diǎn)。然后開(kāi)始執(zhí)行acquireQueued()方法。這個(gè)方法做了五件事兒。

獲取當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)p
如果p是頭節(jié)點(diǎn)，那么再次嘗試去獲取鎖，獲取鎖成功，就可以跳出循環(huán)
獲取鎖失敗，通過(guò)shouldParkAfterFailedAcquire()去修改waitSatus為-1（為什么修改為-1，這里可以從AQS的源碼中找到原因，后續(xù)獲取鎖的流程也會(huì)遵從這個(gè)邏輯）

4. parkAndCheckInterrupt()方法會(huì)阻塞當(dāng)前線(xiàn)程，同時(shí)，能夠返回當(dāng)前線(xiàn)程的中斷狀態(tài)（Thread.interrupted()會(huì)清除中斷標(biāo)記位）。

經(jīng)過(guò)上述的一通操作，我們可以知道，線(xiàn)程1沒(méi)有獲取到鎖，被加入到了同步隊(duì)列，并且還對(duì)其進(jìn)行了阻塞。概括下就是四個(gè)字“入隊(duì)”、“阻塞”。此時(shí)我們的同步隊(duì)列也變成如下所示。和上述執(zhí)行完addWaiter()方法相比，只是線(xiàn)程1節(jié)點(diǎn)的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)，waitStaus被設(shè)置成了-1。

釋放鎖流程

整個(gè)過(guò)程（只考慮釋放鎖成功）概括起來(lái)做了三件事兒

釋放鎖資源；
喚醒同步隊(duì)列中頭節(jié)點(diǎn)的后一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的線(xiàn)程
步驟2被喚醒的該線(xiàn)程嘗試競(jìng)爭(zhēng)鎖，競(jìng)爭(zhēng)鎖成功，那么更新同步隊(duì)列（即頭節(jié)點(diǎn)出隊(duì)）。

當(dāng)?shù)谝粋€(gè)線(xiàn)程（thread0）執(zhí)行完自己的業(yè)務(wù)流程后，就會(huì)釋放鎖。此時(shí)，我們來(lái)看看釋放鎖的流程又是什么樣子的。調(diào)用unlock()方法可以對(duì)鎖進(jìn)行釋放，需要注意的時(shí)，為了避免死鎖，需要將該方法的調(diào)用放在fiaally代碼塊中。

當(dāng)thread0去釋放鎖時(shí)，會(huì)調(diào)用release()方法，該方法主要做了兩件事兒。

調(diào)用tryRelease()方法釋放鎖

其方法內(nèi)部，會(huì)將state設(shè)置為0，同時(shí)通過(guò)setExclusiveOwnerThread()方法設(shè)置exclusiveOwnerThread為當(dāng)null，代表此時(shí)鎖資源被釋放，沒(méi)有任何線(xiàn)程持有鎖資源

如果第一步返回true，即釋放鎖成功，那么開(kāi)始第二步。第二步首先獲取同步隊(duì)列的頭節(jié)點(diǎn)，查看其waitStatus屬性。這里我們把剛才獲取鎖過(guò)后，同步隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)情況再放一下。此時(shí)，我們的head節(jié)點(diǎn)的waitStatus為-1，因此會(huì)進(jìn)入unparkSuccessor()方法

unparkSuccessor()方法，主要做了以下三件事兒。注意第三步，根據(jù)我們當(dāng)前同步隊(duì)列的情況來(lái)看，LockSupport.unpark()方法會(huì)喚醒線(xiàn)程1。

當(dāng)執(zhí)行完unparkSuccessor()方法中的LockSupport.unpark()方法后，線(xiàn)程1（thread1）就會(huì)被喚醒了。線(xiàn)程1被喚醒過(guò)后，我們又來(lái)看看線(xiàn)程1的執(zhí)行情況。此時(shí)線(xiàn)程1，會(huì)繼續(xù)執(zhí)行acquireQueued()方法中的for循環(huán)（注意：這是一個(gè)死循環(huán)哦）。執(zhí)行順序和獲取鎖時(shí)是一致的，和獲取鎖有所不同的時(shí)，此時(shí)執(zhí)行第2步獲取鎖是會(huì)成功的（因?yàn)閠hread0已經(jīng)釋放鎖了）。

獲取鎖成功后呢，會(huì)讓當(dāng)前同步隊(duì)列中的頭節(jié)點(diǎn)出隊(duì)，此時(shí)，同步隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)情況如下所示。

此時(shí)，釋放鎖的邏輯就執(zhí)行完成了。歸納起來(lái)其實(shí)也很簡(jiǎn)單，首先釋放鎖資源，然后再喚醒同步隊(duì)列中頭節(jié)點(diǎn)的后一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的線(xiàn)程，最后，更新同步隊(duì)列（出隊(duì)）。

總結(jié)

以上便是ReentrantLock獲取鎖、釋放鎖的的大致流程。通過(guò)這篇文章，讀者對(duì)ReentrantLock的獲取鎖、釋放鎖過(guò)程有一個(gè)大致的了解了，細(xì)心的讀者可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，獲取鎖時(shí)acquireQueued()方法中有一個(gè)隊(duì)cancelAcquire()方法的調(diào)用邏輯，這里沒(méi)有詳細(xì)解釋?zhuān)┲鲿?huì)在后面的文章中詳細(xì)來(lái)解釋這個(gè)方法的處理邏輯（flag先立下?。。。?。